1、工藝及設(shè)備 滲碳鋼活塞銷在滲碳后經(jīng)淬火,低溫回火處理。性能要求較高的活塞銷采用二次淬火、回火處理,第一次淬火目的在于消除滲層中的網(wǎng)狀滲碳體,并細化心部組織;第二次淬火時為了細化滲層組織并使?jié)B層得到高硬度。合金元素含量較高的活塞銷在滲碳淬火后要進行深冷處理,以減少滲層中的殘留奧氏體量,特別是要求尺寸穩(wěn)定的活塞銷,更需要進行深冷處理以控制殘留奧氏體量。汽車、拖拉機活塞銷生產(chǎn)廠一般采用20Cr、20CrMo鋼冷擠壓成型和雙面滲碳處理。滲碳層深度一般根據(jù)活塞銷的壁厚來決定,目前有關(guān)標準中技術(shù)要求尚不夠準確,應(yīng)與滲碳工藝過程精確控制的技術(shù)水平相適應(yīng),進一步優(yōu)化設(shè)計——材料——工藝三方面的組合,在保證零件服役性能的條件下降低成本,提高效率。活塞銷經(jīng)滲碳熱處理后表面硬度58-64HRC,同一銷上的硬度差不大于3HRC,心部硬度24-45HRC。表面顯微組織為細狀馬氏體,允許有少量塊狀碳化物,不允許有粗塊狀或連續(xù)網(wǎng)狀碳化物,碳化物1-4級合格。心部顯微組織為板條狀馬氏體和鐵素體,不得有大塊鐵素體。熱處理后一般內(nèi)孔不再進行磨削加工,應(yīng)控制貧碳層小于0.03mm。
(1)滲碳工藝及設(shè)備,常采用井式滲碳爐滴注式氣體滲碳劑一般采用沒有和甲醇,吸熱式氣氛滲碳常采用吸熱式氣氛為載氣,丙烷或甲烷為富化氣。
(2)滲碳后熱處理工藝及設(shè)備,滲碳后一般在帶有水冷卻套的冷卻井中冷卻,把甲醇送入冷卻井中保護以避免脫碳。在小批量生產(chǎn)場合,重新加熱淬火設(shè)備可采用鹽浴爐。淬火冷卻介質(zhì)為PZ-2A快速淬火油,淬火硬度高(>58HRC)且均勻,無淬火軟點。采用油浴爐回火,回火溫度160-190攝氏度,回火時間3h。在大量生產(chǎn)場合,重新加熱淬火設(shè)備采用網(wǎng)帶式爐。
2、鉻鋼活塞銷滲碳層的碳化物控制 鉻鋼活塞銷滲碳時如控制不當,易在表層形成粗大碳化物塊;當表層碳量超過共析成分時,滲碳后冷卻速度和形成網(wǎng)狀碳化物。粗大塊狀碳化物和網(wǎng)狀碳化物消弱了滲層與金屬基體的聯(lián)系,易造成應(yīng)力集中,使?jié)B層變脆,應(yīng)予以嚴格控制。目前碳勢控制基本已普及,計算機在控制滲碳過程技術(shù)的應(yīng)用也日臻完善,缺少碳勢控制手段的生產(chǎn)廠為防止出現(xiàn)以上碳化物缺陷,應(yīng)加速實現(xiàn)碳勢孔氏,并全面優(yōu)化滲碳工藝(如滲碳、擴散溫度、爐氣氛和時間控制,滲碳后的冷卻控制等),以獲得合適的表面含碳量和碳濃度分布、合適的碳層和心部顯微組織,為滲碳后的熱處理作好準備。
3、內(nèi)孔滲碳硬對活塞銷疲勞壽命的影響有較高的疲勞壽命,使用調(diào)查表明,雙面滲碳不僅提高了活塞銷疲勞壽命,還可以大量節(jié)約原材料,簡化工藝過程,降低生產(chǎn)成本。因此,大量生產(chǎn)活塞銷的工廠普遍采用雙面滲碳淬硬工藝。只用某些生產(chǎn)批量小,又受到制造工藝限制的活塞銷仍采用單面滲碳。
4、與滲碳后緩冷重新加熱淬火工藝相比,該工藝的主要特點有:(1)由于稀土的微合金化作用,在滲層中形成彌撒分布的碳化物,使其周圍基體的碳濃度較低,直接淬火后形成板條狀或細針狀馬氏體,較高碳馬氏體有更好的韌性,可能對疲勞壽命有所貢獻。(2)活塞銷內(nèi)孔表面的脫碳和貧碳都會使其可靠性降低,重新加熱淬火很容易引起內(nèi)孔表面脫碳,而直接淬火可以有效地防止或減輕內(nèi)孔表面的脫碳現(xiàn)象。